夾心式方框型超聲波電機振子制造技術

夾心式方框型超聲波電機振子，屬于超聲波電機技術領域。它解決了現有夾心式超聲波電機由于采用螺栓緊固結構，使得整體構成復雜、不緊湊的問題。它的4個振動體與保持架形成方框結構，4個振動體及片狀直梁之間通過螺釘連接，每根片狀直梁的兩個側面與相應的振動體的側面之間均設置有一組壓電陶瓷元件，每組壓電陶瓷元件由兩片壓電陶瓷片組成，每片壓電陶瓷片由左半片壓電陶瓷片和右半片壓電陶瓷片組成，每組壓電陶瓷元件與振動體之間設置有一片電極片，每組壓電陶瓷元件與片狀直梁之間設置一片電極片，該組壓電陶瓷元件的兩片壓電陶瓷片之間設置一片電極片。本發明專利技術作為一種超聲電機振子。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種夾心式方框型超聲波電機振子，屬于超聲波電機

技術介紹
超聲電機作為一種全新概念的驅動裝置，和傳統的電磁電機相比，具有慣性小，不受磁場影響、運轉安靜、低速大扭矩、可直接帶動負載、斷電自鎖及運動形式靈活多樣等特點。超聲波電機利用壓電材料的逆壓電效應，把電能轉化為超聲波電機定子的振動能，再通過摩擦轉化為運動部件的旋轉或者直線運動。它一般主要由定子(振子)、轉子及預壓力機構等功能部件組成。常見的貼片式圓環狀的壓電振子是通過將方形或扇形壓電陶瓷粘貼在圓環狀的彈性體上，從而形成由定子以及與該圓環狀彈性體接觸的轉子組成的超聲波電機。圓環狀的壓電振子在由壓電陶瓷形成的圓環狀的壓電體的兩面形成多個電極。多個電極包括第一及第二相的電極組。通過對第一相的電極組和第二相的電極組施加在時間上相·位不同的高頻電壓，來產生兩個駐波。再合成這兩個駐波，在環狀的彈性體和壓電振子的表面產生行波。常見的V型電機采用兩根梁的復合振動形成超聲波電機，它的壓電陶瓷工作在d31模式,機電稱合效率較低，限制了電機的輸出效率。同時，陶瓷材料的抗拉強度低于抗壓強度，限制了彈性體的振幅。振子金屬基體與壓電陶瓷間使用粘結劑膠合，膠層的厚度、強度和壽命等因素限制了電機的性能和工作條件。常見的桿式型超聲波電機是利用圓形或方形桿式定子的彎曲固有模態或縱振固有模態來工作的。通常使用金屬管或金屬柱作為定子機體。壓電陶瓷片或壓電陶瓷薄膜通過螺栓或螺釘緊固方式固定在金屬基體內部。預先設定壓電陶瓷片的極化方向、組合方式，對壓電陶瓷分別施加電壓激勵信號可以激勵出直梁的彎曲位移或縱振位移?？梢岳脳U式超聲波電機構造V型電機。將兩根桿式超聲波電機合并稱為一體，兩桿間形成Θ度夾角，從而在笛卡爾坐標系中形成X方向和Y的運動，兩方向的運動合成為一橢圓形運動軌跡。金屬彈性體驅動足通過與動子產生摩擦力驅動動子作直線或旋轉運動?，F有的夾心式V型超聲波電機常用于形成直線運動。當其單獨使用驅動轉子轉動時，會對轉子形成附加彎曲力偶，不利于轉子平衡運動。夾心式超聲波與貼片式超聲波電機相比，具有效率高、出力大、裝配方便等優點，但由于螺栓緊固結構的限制，在小型化方向上受到一定限制。由于超聲波電機在小型電機領域內更有發展前景，這使得研制小尺寸夾心式超聲波電機成為一種必然。
技術實現思路
本專利技術是為了解決現有夾心式超聲波電機由于采用螺栓緊固結構，使得整體構成復雜、不緊湊的問題，提供一種夾心式方框型超聲波電機振子。本專利技術所述夾心式方框型超聲波電機振子，它包括4個振動體，它還包括8組壓電陶瓷元件、24片電極片、保持架和4個螺釘，保持架由圓筒部和四根片狀直梁組成，四根片狀直梁沿圓筒部外側壁的圓周方向均勻分布，并且四根片狀直梁所在平面相交于圓筒部軸線，振動體為正交梁結構，每相鄰兩根片狀直梁的末端之間設置一個振動體，4個振動體與保持架形成方框結構，4個振動體及片狀直梁之間通過螺釘連接，每根片狀直梁的兩個側面與相應的振動體的側面之間均設置有一組壓電陶瓷元件，每組壓電陶瓷元件由兩片壓電陶瓷片組成，每片壓電陶瓷片由左半片壓電陶瓷片和右半片壓電陶瓷片組成，每組壓電陶瓷元件與振動體之間設置有一片電極片，每組壓電陶瓷元件與片狀直梁之間設置一片電極片，該組壓電陶瓷元件的兩片壓電陶瓷片之間設置一片電極片；壓電陶瓷片沿厚度方向極化，每組壓電陶瓷元件的兩片壓電陶瓷片的極化方向相反，組成每片壓電陶瓷片的左半片壓電陶瓷片和右半片壓電陶瓷片的極化方向相反，位于同一根片狀直梁兩側的壓電陶瓷元件的極化方向相同，每根片狀直梁所對應的兩組壓電陶·瓷元件與相鄰的一根片狀直梁所對應的兩組壓電陶瓷元件的極化方向相同，該每根片狀直梁所對應的兩組壓電陶瓷元件與相鄰的另一根片狀直梁所對應的兩組壓電陶瓷元件的極化方向相反。振動體、電極片、壓電陶瓷片及片狀直梁相互之間粘接固定。所述振動體的兩個直梁端面分別具有螺紋孔和含臺階的圓柱形通孔，該螺紋孔和圓柱形通孔用于配合實現4個振動體之間的連接。本專利技術的優點是本專利技術所述電機振子整體尺寸小，輸出力矩大，制造、裝配方便，對轉子結構限制小，特別適合于空間小、力矩大的應用場合，并將在國防科技、機電、微機械、醫療等方面有廣闊的應用前景。所述電機持子的結構簡單，振動效率高、結構緊湊、簡化。附圖說明圖I為本專利技術的立體結構示意圖；圖2為一組壓電陶瓷元件的極性與相應的電極片示意圖；圖3為8組壓電陶瓷元件的極化方向示意圖；圖4為振動體的側視圖；圖5為圖4的D-D剖視圖；圖6為保持架的立體結構示意圖。具體實施例方式具體實施方式一下面結合圖I至圖6說明本實施方式，本實施方式所述夾心式方框型超聲波電機振子，它包括4個振動體1，它還包括8組壓電陶瓷元件2、24片電極片3、保持架4和4個螺釘5，保持架4由圓筒部4-1和四根片狀直梁4-2組成，四根片狀直梁4_2沿圓筒部4_1外側壁的圓周方向均勻分布，并且四根片狀直梁4-2所在平面相交于圓筒部4-1軸線，振動體I為正交梁結構，每相鄰兩根片狀直梁4-2的末端之間設置一個振動體I，4個振動體I與保持架4形成方框結構，4個振動體I及片狀直梁4-2之間通過螺釘5連接，每根片狀直梁4-2的兩個側面與相應的振動體I的側面之間均設置有一組壓電陶瓷元件2，每組壓電陶瓷元件2由兩片壓電陶瓷片組成，每片壓電陶瓷片由左半片壓電陶瓷片和右半片壓電陶瓷片組成，每組壓電陶瓷元件2與振動體I之間設置有一片電極片3，每組壓電陶瓷元件2與片狀直梁4-2之間設置一片電極片3，該組壓電陶瓷元件2的兩片壓電陶瓷片之間設置一片電極片3 ；壓電陶瓷片沿厚度方向極化，每組壓電陶瓷元件2的兩片壓電陶瓷片的極化方向相反，組成每片壓電陶瓷片的左半片壓電陶瓷片和右半片壓電陶瓷片的極化方向相反，位于同一根片狀直梁4-2兩側的壓電陶瓷元件2的極化方向相同，每根片狀直梁4-2所對應的兩組壓電陶瓷元件2與相鄰的一根片狀直梁4-2所對應的兩組壓電陶瓷元件2的極化方向相同，該每根片狀直梁4-2所對應的兩組壓電陶瓷元件2與相鄰的另一根片狀直梁4-2所對應的兩組壓電陶瓷元件2的極化方向相反。 本實施方式中，振動體I的構成正交梁的兩個直梁的相交尖點為驅動足，共四個驅動足。將方框結構的電機振子的外輪廓看作四根直梁相互聯接，則同一根直梁上的兩組壓電陶瓷元件2極化方向的排布方式相同，每根直梁與相鄰的一根直梁上的兩組壓電陶瓷元件2的極化方向的排布方式相同，與相鄰的另一根直梁上的兩組壓電陶瓷元件2的極化方向的排布方式相反。相鄰兩根直梁的壓電組件組整體沿周向間隔開π /2的中心角。保持架4的四根片狀直梁4-2沿圓筒部4-1外側壁的圓周方向均勻分布呈十字梁結構，該超聲波電機振子以保持架4為支撐結構。電機振子的方框結構四邊長度保持一致。本實施方式所述電機振子使用時，沿周向相鄰根直梁上的電極面對壓電陶瓷元件2施加具有一定相位差的兩項激勵電流，所施加的激勵電流相位相差可以為90°。與該超聲波電機振子對應的轉動體主體需為環形結構，內部具有錐度斜面，轉動體內徑與振子驅動足尺寸匹配。工作原理利用壓電陶瓷的d33模式，按電機振子為四根直梁相互聯接結構，相對的兩根直梁所含的兩組壓電陶瓷元件2加電后形成的整體彎曲變形，激勵陶瓷組所在的兩根直梁同時、同向的彎曲振動。另外兩根直梁同本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種夾心式方框型超聲波電機振子，它包括4個振動體(1)，其特征在于：它還包括8組壓電陶瓷元件(2)、24片電極片(3)、保持架(4)和4個螺釘(5)，保持架(4)由圓筒部(4？1)和四根片狀直梁(4？2)組成，四根片狀直梁(4？2)沿圓筒部(4？1)外側壁的圓周方向均勻分布，并且四根片狀直梁(4？2)所在平面相交于圓筒部(4？1)軸線，振動體(1)為正交梁結構，每相鄰兩根片狀直梁(4？2)的末端之間設置一個振動體(1)，4個振動體(1)與保持架(4)形成方框結構，4個振動體(1)及片狀直梁(4？2)之間通過螺釘(5)連接，每根片狀直梁(4？2)的兩個側面與相應的振動體(1)的側面之間均設置有一組壓電陶瓷元件(2)，每組壓電陶瓷元件(2)由兩片壓電陶瓷片組成，每片壓電陶瓷片由左半片壓電陶瓷片和右半片壓電陶瓷片組成，每組壓電陶瓷元件(2)與振動體(1)之間設置有一片電極片(3)，每組壓電陶瓷元件(2)與片狀直梁(4？2)之間設置一片電極片(3)，該組壓電陶瓷元件(2)的兩片壓電陶瓷片之間設置一片電極片(3)；壓電陶瓷片沿厚度方向極化，每組壓電陶瓷元件(2)的兩片壓電陶瓷片的極化方向相反，組成每片壓電陶瓷片的左半片壓電陶瓷片和右半片壓電陶瓷片的極化方向相反，位于同一根片狀直梁(4？2)兩側的壓電陶瓷元件(2)的極化方向相同，每根片狀直梁(4？2)所對應的兩組壓電陶瓷元件(2)與相鄰的一根片狀直梁(4？2)所對應的兩組壓電陶瓷元件(2)的極化方向相同，該每根片狀直梁(4？2)所對應的兩組壓電陶瓷元件(2)與相鄰的另一根片狀直梁(4？2)所對應的兩組壓電陶瓷元件(2)的極化方向相反。...

【技術特征摘要】
1.一種夾心式方框型超聲波電機振子，它包括4個振動體(1)，其特征在于它還包括8組壓電陶瓷元件(2)、24片電極片(3)、保持架(4)和4個螺釘(5)， 保持架⑷由圓筒部(4-1)和四根片狀直梁(4-2)組成，四根片狀直梁(4-2)沿圓筒部(4-1)外側壁的圓周方向均勻分布，并且四根片狀直梁(4-2)所在平面相交于圓筒部(4-1)軸線， 振動體(I)為正交梁結構，每相鄰兩根片狀直梁(4-2)的末端之間設置一個振動體(1)，4個振動體(I)與保持架(4)形成方框結構，4個振動體(I)及片狀直梁(4-2)之間通過螺釘(5)連接， 每根片狀直梁(4-2)的兩個側面與相應的振動體(I)的側面之間均設置有一組壓電陶瓷元件(2)，每組壓電陶瓷元件(2)由兩片壓電陶瓷片組成，每片壓電陶瓷片由左半片壓電陶瓷片和右半片壓電陶瓷片組成， 每組壓電陶瓷元件(2)與振動體(I)之間設置有一片電極片(3)，每組壓電陶瓷元件(2)與片狀直梁(4-2)之間設置一片電極片(3)，該...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳維山，周詳宇，劉英想，劉軍考，石勝軍，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：